Caderno de Apoio ao Professor (1).pdf

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Documentos

orientadores

Fichas

10

NOVO

Física e Química A

Física

10.

º

ano

Carlos Portela

Rogério Nogueira

CADERNO

DE

APOIO

AO

PROFESSOR

T

F

Planificações

Testes

Apoio às atividades

laboratoriais

Guiões de recursos

multimédia

(2)

Objetivos do Caderno de Apoio

ao Professor

... 3

Apresentação do Projeto:

linhas orientadoras

... 4

Pleno cumprimento do Programa ... 4

Grau de aprofundamento conveniente ... 4

Adequação de atividades e questões ... 5

Diversificação das opções de ensino e de aprendizagem ... 5

Valorização da componente laboratorial ... 6

Componente de Física do Programa

de Física e Química A – 10.º ano

... 7

Finalidades, objetivos e Metas Curriculares ... 7

Desenvolvimento do Programa ... 8

Energia e movimentos ... 9

Conteúdos e Metas Curriculares ... 9

Orientações e sugestões ... 10

Energia e fenómenos elétricos ... 11

Conteúdos e Metas Curriculares ... 11

Orientações e sugestões ... 12

Energia, fenómenos térmicos e radiação ... 12

Conteúdos e Metas Curriculares ... 12

Orientações e sugestões ... 14

Avaliação ... 14

Planificações

... 15

Indicações gerais ... 15

Recursos de 20 Aula Digital ... 17

Planificação a médio prazo ... 21

Planos de aulas ... 23

Apoio às Atividades Laboratoriais

... 51

Atividade Laboratorial 1.1 ... 52 Atividade Laboratorial 1.2 ... 62 Atividade Laboratorial 2.1 ... 69 Atividade Laboratorial 3.1 ... 75 Atividade Laboratorial 3.2 ... 83 Atividade Laboratorial 3.3 ... 91

Fichas

... 97 Fichas de diagnóstico ... 97 Ficha de diagnóstico 1 ... 97

Ficha de diagnóstico final ... 100

Fichas formativas ... 102

Ficha 1 – Energia e movimentos ... 102

Ficha 2 – Energia e movimentos ... 104

Ficha 3 – Energia e fenómenos elétricos ... 106

Ficha 4 – Energia e fenómenos elétricos ... 108

Ficha 5 – Energia, fenómenos térmicos e radiação ... 110

Ficha 6 – Energia, fenómenos térmicos e radiação ... 112

Ficha 7 – Energia e sua conservação (ficha global) ... 114

Proposta de resolução das fichas ... 116

Testes

... 123

Teste 1 ... 123

Teste 2 ... 127

Teste 3 ... 131

Teste 4 - Teste Global ... 136

Proposta de resolução dos testes ... 140

Questões de exame agrupadas por

domínio

... 147

Guiões de recursos multimédia

... 179

Simuladores ... 180

Animações ... 184

Animações laboratoriais ... 191

Animações de resolução de exercícios ... 193

Apresentações PowerPoint® ... 196

Vídeos temáticos ... 200

Atividades ... 201

Testes interativos ... 203

Simulador de testes ... 204

Sugestões de bibliografia e sítios

da internet

... 205

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Objetivos do Caderno de Apoio ao Professor

Este caderno fornece informação e recursos complementares para ajudar os professores que se encontrem a trabalhar com o manual escolar Novo 10 F, da Texto Editores.

O Caderno de Apoio ao Professor inclui:

ͻ uma explicação das linhas orientadoras do manual;

ͻ os conteúdos e Metas Curriculares da componente de Física, orientações e sugestões da componente de Física do Programa;

ͻ informação complementar sobre a abordagem de alguns conteúdos e do trabalho laboratorial; ͻ propostas de planificações a longo prazo, semana a semana e aula a aula;

ͻ material de apoio à componente laboratorial: respostas às questões pré e pós-laboratoriais do manual, registos com medidas de todas as atividades laboratoriais, questões para avaliação do cumprimento das Metas Curriculares, transversais e específicas, da componente laboratorial, correspondentes soluções, e grelhas de avaliação dessa componente;

ͻ 9 fichas de avaliação: 2 de diagnóstico e 7 formativas, uma das quais global; ͻ 4 testes, um deles global;

ͻ questões de exame extraídas/adaptadas de Exame Nacional e agrupadas por subdomínio; ͻ apresentação da Aula Digital.

Finalmente, é possível encontrar uma bibliografia selecionada e brevemente comentada, assim como um conjunto de endereços da internet.

Atendendo à importância central do trabalho experimental em Física, uma parte substancial da informação contida neste caderno está relacionada com o trabalho prático. Esperamos que essa informação ajude o professor, ao proporcionar-lhe um conjunto diversificado de ideias e recursos que utilizará da maneira que julgar mais conveniente.

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4 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Apresentação do Projeto: linhas orientadoras

A elaboração de um manual escolar de Física para o Ensino Secundário tem necessariamente como matriz o Programa da disciplina. Nele estão enunciados os objetivos e as metas que se pretendem atingir e os conteúdos a tratar. Neste manual respeita-se a componente de Física do Programa de Física e Química A, homologado pelo Despacho n.o868-B/2014 de 20 de janeiro, para o 10.o ano de escolaridade.

Mas qualquer manual representa uma leitura do Programa entre várias possíveis. É uma interpretação enriquecida pelas conceções, convicções e experiências que os autores possuem acerca do que é e do que deve ser o ensino e a aprendizagem no Ensino Secundário.

Este Projeto, constituído pelo Manual, os Recursos Multimédia disponíveis em , o

Caderno de Exercícios e Problemas e este Caderno de Apoio ao Professor, assenta em linhas

orientadoras que resumimos em cinco pontos essenciais.

Pleno cumprimento do Programa

O manual Novo 10 F aborda de forma sistemática e detalhada todos os conteúdos que são objeto de ensino definidos na componente de Física do Programa de Física e Química A para o 10.o ano de escolaridade. O nível de aprofundamento está de acordo com as Metas Curriculares.

Além da abordagem proporcionada pelo texto principal e pelas ilustrações que o acompanham, sugere-se um conjunto alargado e diversificado de atividades práticas que permitirão alcançar as finalidades, os objetivos gerais de aprendizagem e as Metas Curriculares previstas para a disciplina.

As unidades do manual iniciam-se com o enquadramento social dos temas a tratar, a partir do qual se busca não só a motivação dos alunos, mas também significados e sentidos para a aprendizagem. Alguns textos complementares, incluídos nas atividades, aos quais se seguem questões, podem servir de ponto de partida para abordagens que mostrem o impacto que os conhecimentos da física e da química e das suas aplicações têm na compreensão do mundo natural e na vida dos seres humanos: casos da vida quotidiana, avanços recentes da ciência e da tecnologia, contextos culturais onde a ciência se insira, episódios da história da ciência e outras situações socialmente relevantes.

Grau de aprofundamento conveniente

Os manuais escolares que utilizem uma linguagem científica pouco rigorosa podem prejudicar a estruturação da aprendizagem, contribuindo para formar ou desenvolver conceitos inadequados. Tais noções, ao serem difundidas pelo ensino formal, revelam-se muito resistentes à substituição pelas noções corretas. Vários estudos têm evidenciado as dificuldades que resultam de situações desse tipo. Por outro lado, uma linguagem demasiado rigorosa pode não se adequar à capacidade do público-alvo, chegando ao ponto de inibir a aprendizagem.

O manual Novo 10 F está escrito numa linguagem rigorosa, mas ao mesmo tempo acessível. Escrever textos de Física numa linguagem rigorosa, mas pedagogicamente adequada aos alunos do Ensino Secundário, é uma tarefa difícil, mas que pensamos ter conseguido.

Nesta linha, evitámos apresentar os assuntos de uma forma demasiado esquemática, enunciando e comentando brevemente tópicos e subtópicos sucessivos, o que apenas ajudaria os alunos que já os dominam suficientemente ou aqueles que procuram simplesmente uma memorização superficial. Evitámos também textos demasiado longos e pormenorizados, que seriam desmotivadores. Julgamos que a extensão do manual é equilibrada.

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Adotámos uma escrita nem demasiado curta nem demasiado extensa, útil para quem procura construir por si próprio significados e organizar conhecimentos da melhor maneira.

Os quadros, tabelas e figuras do manual estão sempre legendados e referidos no texto, o que permite não só uma referência rápida, mas também a atribuição às imagens de um sentido específico. Desta forma, olhados individualmente, estarão sempre contextualizados. Não os entendemos como simples adereços gráficos do texto.

O aspeto gráfico é para nós importante, uma vez que um livro deve ser apelativo, captando a atenção do leitor e facilitando a leitura. No entanto, achamos que o conteúdo deve prevalecer sobre a forma.

O nosso manual foi escrito a pensar acima de tudo nos alunos. Vemo-lo como um livro para consultar com frequência, em articulação com as aulas e sob a orientação do professor, um livro onde o aluno encontre respostas às suas dúvidas e dificuldades.

Nos anexos do manual poderá encontrar-se informação relevante de apoio ao aluno: unidades e grandezas, medições e erros, conceitos de matemática e utilização da calculadora gráfica.

Adequação de atividades e questões

A aprendizagem da Física, como de resto a de qualquer outra ciência, requer a realização de atividades por parte dos alunos. Não basta estar concentrado nas aulas ou ler atentamente o manual. É indispensável realizar determinadas tarefas que estão associadas ao desenvolvimento das capacidades e atitudes tão necessárias no trabalho em Física, e sem as quais não há uma real compreensão desta ciência.

Propomos, por isso, a realização de atividades como a leitura e a interpretação de textos sobre ciência e sociedade, a resolução de exercícios e problemas, a pesquisa de informação histórica ou o trabalho laboratorial. Incluímos diversas questões resolvidas, devidamente intercaladas no texto, para que o aluno se vá familiarizando progressivamente com os vários processos e técnicas de resolução de questões científicas. No final de cada unidade, apresentamos muitas e variadas questões complementares. Outras são apresentadas no Caderno de Exercícios e Problemas, perfazendo cerca de 400 questões.

As questões, formuladas de forma clara e compreensível, têm tipologias e formatos diversos e são representativas dos conteúdos constantes no Programa; o seu nível de dificuldade é diversificado e adequado à faixa etária dos alunos.

Diversificação das opções de ensino e de aprendizagem

O Projeto contempla a necessidade de diversificar as opções de ensino e de aprendizagem. A diversidade é, aliás, uma preocupação permanente, porque sabemos bem como são diferentes as escolas e como, dentro destas, são diferentes as turmas e os alunos. Assim, considera-se que os professores devem dispor de uma larga margem de manobra, que lhes permita lidar com essa diferença da maneira que julgarem mais adequada.

O elevado número de questões de tipologias diversas e de diferentes níveis de dificuldade, no final de cada capítulo, permite ao professor selecionar as que julgue mais apropriadas à sua perspetiva de ensino e ao nível de aprendizagem que diagnosticou nos seus alunos.

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6 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Alguns textos e atividades podem ser utilizados como trabalhos complementares, o que atende à necessidade de apoiar alunos com dificuldades particulares ou com maiores potencialidades.

No final do manual Novo 10 F e do Caderno de Exercícios e Problemas existem questões globais para o aluno resolver.

Valorização da componente laboratorial

Entende-se o trabalho laboratorial como um componente privilegiado da educação científica, pelo que o ensino da Física deve refletir esse princípio geral. Por isso, e em consonância com o espírito do Programa, atribui-se-lhe uma importância especial neste Projeto. Interpretámos as diversas propostas metodológicas de caráter experimental enunciadas no Programa para concretizar uma abordagem da Física com grau de profundidade adequado ao 10.o ano e que suscite a adesão do aluno à disciplina.

A estrutura das atividades que preconizamos permite, a nosso ver, articular bem a componente laboratorial da Física, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e métodos inerentes ao trabalho laboratorial.

A nossa conceção da componente laboratorial de Física considera os seguintes aspetos:

ͻ clarificação das principais ideias e conceitos para compreender as tarefas prático-laboratoriais; ͻ sugestão de procedimentos para a correta manipulação de equipamentos;

ͻ estruturação das atividades laboratoriais a partir de questões, problemas ou tarefas que despertem o interesse dos alunos;

ͻ desenvolvimento das atividades laboratoriais tendo em conta a necessidade de explorar aspetos pré e pós-laboratoriais, tão necessários à completa compreensão do trabalho proposto;

ͻ inclusão de questões resolvidas e de questões por resolver, de conteúdo laboratorial, nas atividades laboratoriais e nas questões no final de cada unidade.

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Componente de Física do Programa de Física

e Química A – 10.

º ano

De acordo com a Portaria n.o 243/2012, de 10 de agosto, a disciplina de Física e Química A faz parte da componente específica do Curso Científico-Humanístico de Ciências e Tecnologias.

É uma disciplina bienal (10.o e 11.o ano), dá continuidade à disciplina de Físico-Química (Ciências Físico-Químicas) do Ensino Básico (7.o, 8.o e 9.o anos) e constitui precedência em relação às disciplinas de Física e de Química do 12.o ano.

O Programa desta disciplina está elaborado atendendo a uma carga letiva semanal mínima de 315 minutos, sendo a aula de maior duração dedicada a atividades práticas e laboratoriais. Nesta aula, com a duração máxima de 150 minutos, a turma deve funcionar desdobrada.

Cada uma das componentes, Física e Química, é lecionada em metade do ano letivo, alternando--se a ordem de lecionação nos dois anos – o 10.o ano inicia-se com a componente de Química e o 11.o ano com a componente de Física – de modo a haver uma melhor rendibilização dos recursos, designadamente os referentes à componente laboratorial.

Finalidades, objetivos e Metas Curriculares

A disciplina «visa proporcionar formação científica consistente no domínio do respetivo curso» (Portaria n.o 243/2012). Por isso, definem-se como finalidades desta disciplina:

- proporcionar aos alunos uma base sólida de capacidades e de conhecimentos da física e da química, e dos valores da ciência, que lhes permitam distinguir alegações científicas de não científicas, especular e envolver-se em comunicações de e sobre ciência, questionar e investigar, extraindo conclusões e tomando decisões, em bases científicas, procurando sempre um maior bem-estar social.

- promover o reconhecimento da importância da física e da química na compreensão do mundo natural e na descrição, explicação e previsão dos seus múltiplos fenómenos, assim como no desenvolvimento tecnológico e na qualidade de vida dos cidadãos em sociedade.

- contribuir para o aumento do conhecimento científico necessário ao prosseguimento de estudos e para uma escolha fundamentada da área desses estudos.

De modo a atingir estas finalidades, definem-se como objetivos gerais da disciplina:

- consolidar, aprofundar e ampliar conhecimentos através da compreensão de conceitos, leis e teorias que descrevem, explicam e preveem fenómenos assim como fundamentam aplicações. - desenvolver hábitos e capacidades inerentes ao trabalho científico: observação, pesquisa de

informação, experimentação, abstração, generalização, previsão, espírito crítico, resolução de problemas e comunicação de ideias e resultados nas formas escrita e oral.

- desenvolver as capacidades de reconhecer, interpretar e produzir representações variadas da informação científica e do resultado das aprendizagens: relatórios, esquemas e diagramas, gráficos, tabelas, equações, modelos e simulações computacionais.

- destacar o modo como o conhecimento científico é construído, validado e transmitido pela comunidade científica.

Segundo o Despacho n.º 15971/2012, de 14 de dezembro, as Metas Curriculares «identificam a aprendizagem essencial a realizar pelos alunos… realçando o que dos programas deve ser objeto primordial de ensino».

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8 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F As Metas Curriculares permitem:

- identificar os desempenhos que traduzem os conhecimentos a adquirir e as capacidades que se querem ver desenvolvidas no final de um dado módulo de ensino;

- fornecer o referencial para a avaliação interna e externa, em particular para as provas dos exames nacionais;

- orientar a ação do professor na planificação do seu ensino e na produção de materiais didáticos; - facilitar o processo de autoavaliação pelo aluno.

Desenvolvimento do Programa

Apresenta-se a sequência dos conteúdos de Física do 10.o ano e o seu enquadramento, incluindo as atividades prático-laboratoriais, por domínio e subdomínio, os respetivos objetivos gerais, algumas orientações e sugestões, e uma previsão do número de aulas por subdomínio. Consideram-se, para essa previsão, três aulas semanais. O número de aulas previsto é indicativo e deve ser gerido pelo professor de acordo com as características das suas turmas.

A componente de Física do 10.o ano contempla um domínio, «Energia e sua conservação». Existe um só domínio, uma

vez que os conceitos chave se referem à energia e à sua conservação, abordando-se as suas manifestações em sistemas mecânicos, elétricos e termodinâmicos. No estudo dos sistemas mecânicos aborda-se, de um modo não formal, o

conceito de centro de massa, limitando o estudo a sistemas redutíveis a uma partícula (centro de massa). Este subdomínio introduz conceitos necessários ao estudo de sistemas mecânicos, cujo aprofundamento se fará no 11.o ano, e constitui pré-requisito para a abordagem de subdomínios posteriores. O estudo de sistemas elétricos permite consolidar aprendizagens anteriores e é um pré-requisito para trabalhos laboratoriais posteriores e para o estudo da indução eletromagnética no 11.o ano. O estudo de sistemas termodinâmicos permite alargar conhecimentos, estabelecendo a ligação com o subdomínio anterior através do conceito de radiação e do seu aproveitamento para a produção de corrente elétrica.

A vida moderna está repleta de aplicações da física: construções, máquinas, veículos, comunicações, etc. O enquadramento dos conteúdos da disciplina com essas aplicações ajudará a uma melhor compreensão quer dos conteúdos da disciplina quer das próprias aplicações, e consolidará a visão da física como portadora de benefícios sociais, ao mesmo tempo que reforçará o interesse do aluno. As referências a aplicações da física, para além de serem um meio de consolidação de conhecimentos, podem e devem ser usadas como ponto de partida e motivação para a abordagem aos conteúdos.

Apresentam-se em seguida os conteúdos do 10.o de Física, os objetivos gerais, algumas orientações e sugestões e uma previsão da distribuição por tempos letivos. As atividades laboratoriais (designadas por AL) surgem identificadas nos respetivos subdomínios.

Física

Domínio Energia e sua conservação

Subdomínios

Energia e movimentos

Energia e fenómenos elétricos

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Energia e movimentos

Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 5 semanas (15 aulas).

Conteúdos e Metas Curriculares

Objetivo geral: Compreender em que condições um sistema pode ser representado pelo seu centro de massa e que a sua energia como um todo resulta do seu movimento (energia cinética) e da interação com outros sistemas (energia potencial); interpretar as transferências de energia como trabalho em sistemas mecânicos, os conceitos de força conservativa e de força não conservativa e a relação entre trabalho e variações de energia, reconhecendo situações em que há conservação de energia mecânica.

Conteúdos METAS CURRICULARES

ͻ Energia cinética e energia potencial; energia interna ͻ Sistema mecânico; sistema

redutível a uma partícula (centro de massa) ͻ O trabalho como medida

da energia transferida por ação de forças; trabalho realizado por forças constantes

ͻ Teorema da Energia Cinética

ͻ Forças conservativas e não conservativas; o peso como força conservativa; trabalho realizado pelo peso e variação da energia potencial gravítica

ͻ Energia mecânica e conservação da energia mecânica

ͻ Forças não conservativas e variação da energia mecânica

1.1. Indicar que um sistema físico (sistema) é o corpo ou o conjunto de corpos em estudo.

1.2. Associar a energia cinética ao movimento de um corpo e a energia potencial (gravítica, elétrica, elástica) a interações desse corpo com outros corpos.

1.3. Aplicar o conceito de energia cinética na resolução de problemas envolvendo corpos que apenas têm movimento de translação.

1.4. Associar a energia interna de um sistema às energias cinética e potencial das suas partículas.

1.5. Identificar um sistema mecânico como aquele em que as variações de energia interna não são tidas em conta. 1.6. Indicar que o estudo de um sistema mecânico que

possua apenas movimento de translação pode ser reduzido ao de uma única partícula com a massa do sistema, identificando-a com o centro de massa.

1.7. Identificar trabalho como uma medida da energia transferida entre sistemas por ação de forças e calcular o trabalho realizado por uma força constante em movimentos retilíneos, qualquer que seja a direção dessa força, indicando quando é máximo.

1.8. Enunciar e aplicar o Teorema da Energia Cinética.

1.9. Definir forças conservativas e forças não conservativas, identificando o peso como uma força conservativa. 1.10. Aplicar o conceito de energia potencial gravítica ao

sistema em interação corpo + Terra, a partir de um valor para o nível de referência.

1.11. Relacionar o trabalho realizado pelo peso com a variação da energia potencial gravítica e aplicar esta relação na resolução de problemas.

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10 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F ͻ Potência ͻ Conservação de energia, dissipação de energia e rendimento ͻ AL 1.1. Movimento num plano inclinado: variação da energia cinética e distância percorrida ͻ AL 1.2. Movimento vertical

de queda e ressalto de uma bola: transformações e transferências de energia

1.13. Concluir, a partir do Teorema da Energia Cinética, que, se num sistema só atuarem forças conservativas, ou se também atuarem forças não conservativas que não realizem trabalho, a energia mecânica do sistema será constante.

1.14. Analisar situações do quotidiano sob o ponto de vista da conservação da energia mecânica, identificando transformações de energia (energia potencial gravítica em energia cinética e vice-versa).

1.15. Relacionar a variação de energia mecânica com o trabalho realizado pelas forças não conservativas e aplicar esta relação na resolução de problemas.

1.16. Associar o trabalho das forças de atrito à diminuição de energia mecânica de um corpo e à energia dissipada, a qual se manifesta, por exemplo, no aquecimento das superfícies em contacto.

1.17. Aplicar o conceito de potência na resolução de problemas.

1.18. Interpretar e aplicar o significado de rendimento em sistemas mecânicos, relacionando a dissipação de energia com um rendimento inferior a 100%.

Orientações e sugestões

Num sistema mecânico apenas com movimento de translação o aluno deve indicar, sem justificar, que ele se pode reduzir ao estudo de uma partícula, com a massa do sistema, a que se dá o nome de centro de massa. Não se pretende uma definição formal de centro de massa.

Devem ser abordadas apenas situações em que o peso de um corpo possa ser considerado constante, isto é, as dimensões da região em que o corpo se move devem ser muito menores do que o raio da Terra.

Os contextos podem incluir situações que envolvam meios de transporte e movimentos de corpos (por exemplo, corpos no ar com força de resistência do ar desprezável e não desprezável, corpos apoiados em superfícies horizontais ou inclinadas, corpos em calhas curvilíneas ou em montanhas--russas, elevadores, pêndulo gravítico simples, etc.).

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Energia e fenómenos elétricos

Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 3 semanas (9 aulas).

Conteúdos e Metas Curriculares

Objetivo geral: Descrever circuitos elétricos a partir de grandezas elétricas; compreender a função de um gerador e as suas características e aplicar a conservação da energia num circuito elétrico tendo em conta o efeito Joule.

Conteúdos METAS CURRICULARES

ͻ Grandezas elétricas: corrente elétrica, diferença de potencial elétrico e resistência elétrica ͻ Corrente contínua e corrente alternada ͻ Resistência de condutores filiformes; resistividade e variação da resistividade com a temperatura ͻ Efeito Joule ͻ Geradores de corrente contínua: força eletromotriz e resistência interna; curva característica

ͻ Associações em série e em paralelo: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica

ͻ Conservação da energia em circuitos elétricos; potência elétrica

ͻ AL 2.1. Características de uma pilha

2.1. Interpretar o significado das grandezas corrente elétrica, diferença de potencial elétrico (tensão elétrica) e resistência elétrica.

2.2. Distinguir corrente contínua de corrente alternada. 2.3. Interpretar a dependência da resistência elétrica de um

condutor filiforme com a resistividade, característica do material que o constitui, e com as suas características geométricas (comprimento e área da secção reta).

2.4. Comparar a resistividade de materiais bons condutores, maus condutores e semicondutores e indicar como varia com a temperatura, justificando, com base nessa dependência, exemplos de aplicação (resistências padrão para calibração, termístor em termómetros, etc.).

2.5. Associar o efeito Joule à energia dissipada nos componentes elétricos, devido à sua resistência, e que é transferida para as vizinhanças através de calor, identificando o LED (díodo emissor de luz) como um componente de elevada eficiência (pequeno efeito Joule). 2.6. Caracterizar um gerador de tensão contínua pela sua força eletromotriz e resistência interna, interpretando o seu significado, e determinar esses valores a partir da curva característica.

2.7. Identificar associações de componentes elétricos em série e paralelo e caracterizá-las quanto às correntes elétricas que os percorrem e à diferença de potencial elétrico nos seus terminais.

2.8. Interpretar a conservação da energia num circuito com gerador de tensão e condutores puramente resistivos, através da transferência de energia do gerador para os condutores, determinando diferenças de potencial elétrico, corrente elétrica, energias dissipadas e potência elétrica do gerador e do condutor.

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12 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Orientações e sugestões

Os significados das grandezas corrente elétrica, em regime estacionário, e de diferença de potencial elétrico (tensão elétrica), abordados no ensino básico, devem ser revisitados interpretando as respetivas expressões matemáticas sem, contudo, estas constituírem objeto de resolução de exercícios.

A dependência da resistividade dos materiais com a temperatura deve ser analisada sem recorrer a quaisquer expressões ou modelos teóricos, privilegiando a interpretação de informação (em texto, tabelas ou gráficos) e as aplicações dessa dependência.

A abordagem das associações de resistências em série ou em paralelo, limitada ao máximo de três resistências, deve focar-se na análise e interpretação das diferenças de potencial elétrico e das correntes elétricas, sem se proceder ao cálculo de resistências equivalentes.

Como a energia elétrica e as suas diversas aplicações são vitais na sociedade atual, na abordagem dos conceitos pode recorrer-se a contextos como, por exemplo, os da iluminação, aquecimento, alimentação de dispositivos elétricos móveis ou medição de temperaturas.

Sublinha-se que o fenómeno resultante do movimento de cargas elétricas se denomina corrente elétrica e que este mesmo nome está adotado na legislação portuguesa (Decreto-Lei n.o 128/2010 de 3 de dezembro) para a grandeza física que se mede com um amperímetro, a qual em normas anteriores se chamou intensidade de corrente elétrica. Os contextos em que se utiliza o termo corrente elétrica permitirão estabelecer a distinção entre os dois conceitos, o fenómeno e a grandeza.

Energia, fenómenos térmicos e radiação

Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 5 semanas (15 aulas).

Conteúdos e Metas Curriculares

Objetivo geral: Compreender os processos e mecanismos de transferências de energia entre sistemas termodinâmicos, interpretando-os com base na Primeira e na Segunda Lei da Termodinâmica.

Conteúdos METAS CURRICULARES

ͻ Sistema, fronteira e vizinhança; sistema isolado; sistema termodinâmico ͻ Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura

ͻ O calor como medida da energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas

3.1. Distinguir sistema, fronteira e vizinhança e definir sistema isolado.

3.2. Identificar um sistema termodinâmico como aquele em que se tem em conta a sua energia interna.

3.3. Indicar que a temperatura é uma propriedade que determina se um sistema está ou não em equilíbrio térmico com outros e que o aumento de temperatura de um sistema implica, em geral, um aumento da energia cinética das suas partículas. 3.4. Indicar que as situações de equilíbrio térmico permitem

estabelecer escalas de temperatura, aplicando à escala de temperatura Celsius.

3.5. Relacionar a escala de Celsius com a escala de Kelvin (escala de temperatura termodinâmica) e efetuar conversões de temperatura em graus Celsius e kelvin.

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ͻ Radiação e irradiância ͻ Mecanismos de

transferência de energia por calor em sólidos e fluidos: condução e convecção ͻ Condução térmica e condutividade térmica ͻ Capacidade térmica mássica ͻ Variação de entalpia de fusão e de vaporização ͻ Primeira Lei da Termodinâmica: transferências de energia e conservação da energia ͻ Segunda Lei da Termodinâmica: degradação da energia e rendimento ͻ AL 3.1. Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico ͻ AL 3.2. Capacidade térmica mássica ͻ AL 3.3. Balanço

energético num sistema termodinâmico

3.6. Identificar calor como a energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas. Identificar a energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas como calor.

3.7. Descrever as experiências de Thompson e de Joule identificando o seu contributo para o reconhecimento de que o calor é energia.

3.8. Distinguir, na transferência de energia por calor, a radiação – transferência de energia através da propagação de luz, sem haver necessariamente contacto entre os sistemas – da condução e da convecção que exigem contacto entre sistemas. 3.9. Indicar que todos os corpos emitem radiação e que à

temperatura ambiente emitem predominantemente no infravermelho, dando exemplos de aplicação desta característica (sensores de infravermelhos, visão noturna, termómetros de infravermelhos, etc.).

3.10. Indicar que todos os corpos absorvem radiação e que a radiação visível é absorvida totalmente pelas superfícies pretas. 3.11. Associar a irradiância de um corpo à energia da radiação

emitida por unidade de tempo e por unidade de área.

3.12. Identificar uma célula fotovoltaica como um dispositivo que aproveita a energia da luz solar para criar diretamente uma diferença de potencial elétrico nos seus terminais, produzindo uma corrente elétrica contínua.

3.13. Dimensionar a área de um sistema fotovoltaico conhecida a irradiância solar média no local de instalação, o número médio de horas de luz solar por dia, o rendimento e a potência a debitar.

3.14. Distinguir os mecanismos de condução e de convecção.

3.15. Associar a condutividade térmica à taxa temporal de transferência de energia como calor por condução, distinguindo materiais bons e maus condutores do calor. 3.16. Interpretar o significado de capacidade térmica mássica,

aplicando-o na explicação de fenómenos do quotidiano. 3.17. Interpretar o conceito de variação de entalpias mássicas de

fusão e de vaporização.

3.18. Determinar a variação de energia interna de um sistema num aquecimento ou arrefecimento, aplicando os conceitos de capacidade térmica mássica e de variação de entalpia mássica (de fusão ou de vaporização), interpretando o sinal dessa variação.

3.19. Interpretar o funcionamento de um coletor solar, a partir de informação selecionada, e identificar as suas aplicações. 3.20. Interpretar e aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica.

3.21. Associar a Segunda Lei da Termodinâmica ao sentido em que os processos ocorrem espontaneamente, diminuindo a energia útil.

(15)

14 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Orientações e sugestões

Na apresentação das experiências de Benjamin Thompson e de Joule deve mostrar-se como é que se reconheceu e comprovou que o calor era energia, apontando as razões que levaram Thompson a concluir que calor não poderia ser uma substância (o calórico), mas sim uma energia. Na experiência de Joule, interpretar o aumento de energia interna como resultado do trabalho realizado sobre o sistema e concluir que esse aumento de energia interna poderia ser obtido por absorção de energia por calor.

Para exemplificar o aumento da energia interna por realização de trabalho, pode usar-se um tubo de cartão, com esferas de chumbo no seu interior e as extremidades tapadas com rolhas de cortiça, que será invertido repetidamente na vertical; as medidas da massa das esferas, da altura do tubo e das temperaturas das esferas, antes e após um certo número de inversões, permitirão calcular o trabalho do peso e a variação de energia interna.

A componente laboratorial deve reforçar as aprendizagens relativas ao subdomínio anterior. Na abordagem da Segunda Lei da Termodinâmica deve recorrer-se a exemplos que mostrem que as máquinas funcionam sempre com dissipação de energia, não utilizando toda a energia disponível na realização de trabalho. Deve destacar-se também que ocorre diminuição da energia útil nos mais diversos processos naturais e que este é o critério que determina o sentido em que evoluem esses processos. Não se deve introduzir o conceito de entropia na formulação da Segunda Lei da Termodinâmica.

Avaliação

O processo de avaliação desta disciplina decorre dos princípios gerais da avaliação: deve ser contínua, apoiada em diversos instrumentos adaptados às aprendizagens em apreciação, ter um carácter formativo – não só para os alunos, para controlo da sua aprendizagem, mas também para o professor, como reguladora das suas opções de ensino – e culminar em situações de avaliação sumativa.

O aluno deve ser envolvido na avaliação, desenvolvendo o sentido crítico relativamente ao seu trabalho e à sua aprendizagem, através, por exemplo, da promoção de atitudes reflexivas e do recurso a processos metacognitivos.

Os critérios de avaliação definidos em Conselho Pedagógico, sob proposta dos departamentos curriculares, devem contemplar os critérios de avaliação da componente prática-laboratorial, designadamente as atividades laboratoriais de caráter obrigatório. De acordo com o estabelecido no ponto 5 do art.o 7.o da Portaria n.o 243/2012, são obrigatórios momentos formais de avaliação da dimensão prática ou experimentais integrados no processo de ensino. E, de acordo com a alínea c) do mesmo ponto, na disciplina de Física e Química A a componente prático-laboratorial tem um peso mínimo de 30% no cálculo da classificação a atribuir em cada momento formal de avaliação.

Dada a centralidade da componente prática-laboratorial na Física e na Química identificam-se nas Metas Curriculares, para cada uma das atividades laboratoriais, descritores específicos e transversais, os quais devem servir como referência para a avaliação do desempenho dos alunos nessas atividades.

Para responder aos diversos itens dos testes de avaliação, os alunos podem consultar um formulário.

(16)

Planificações

Indicações gerais

O Programa do 10.o para a componente de Física apresenta um único domínio, a Energia e sua

conservação, que se desenvolve em três subdomínios, Energia e movimentos, Energia e fenómenos elétricos e Energia, fenómenos térmicos e radiação. Para cada subdomínio são sugeridas

respeti-vamente 15 aulas, 9 aulas e 15 aulas, a que corresponde um total aproximado de 13 semanas. No entanto, de acordo com o calendário escolar, o número de semanas de metade de ano letivo, que corresponde à componente de Física, ronda as 16. Por isso, de acordo com a previsão do Programa, haverá cerca de 3 semanas para uma gestão flexível, a concretizar tendo em atenção o projeto educativo de cada escola (visitas de estudo a laboratórios, indústrias, museus/centros de ciência etc.), as características de cada turma e eventuais situações imprevistas.

Com o intuito de elaborar um guia que enquadrasse os conteúdos em toda a extensão do período letivo disponível para a Física, assim como possíveis momentos formais de avaliação (testes), concebeu-se uma tabela de calendarização para 16 semanas. Contudo, ponderando a necessária flexibilidade, distribuíram-se os conteúdos e os momentos formais de avaliação por 13 semanas, indo ao encontro do sugerido no Programa. A opção tomada para as tabelas de calendarização, com 16 semanas, foi a de deixar livre aproximadamente uma semana por cada subdomínio. No plano de aulas, as aulas que correspondem a esta situação estão indicadas com «Gestão flexível».

A tabela de calendarização a médio prazo, para as 16 semanas, é de fácil leitura. E o enquadramento nas semanas letivas que essa tabela perspetiva para os subdomínios e para a distribuição e desenvolvimento adotados nos conteúdos no manual certamente facilitará a organização do trabalho.

O plano de aulas por semana inclui sugestões para as três aulas de cada semana e um desenvolvimento para cada uma dessas aulas, privilegiando-se uma ligação ao manual e a propostas do projeto.

Para complementar as propostas do manual foram elaboradas duas fichas de diagnóstico, duas fichas formativas para cada um dos subdomínios e uma ficha formativa que inclui conteúdos dos três subdomínios.

Na planificação sugere-se que a primeira ficha de diagnóstico seja usada para diagnóstico, ao se iniciar a componente de Física e a segunda ficha no final. Para as fichas formativas também se indica um possível momento de implementação.

De igual forma, no sentido de apoiar o trabalho dos professores, elaboraram-se para este projeto propostas de testes de avaliação para cada um dos subdomínios e um teste global. Na planificação a médio prazo e para as planificações semanais apenas se sugerem possíveis momentos de uso destes instrumentos de avaliação por subdomínio.

Os recursos da plataforma multimédia Aula Digital – animações, animações laboratoriais, atividades, folhas de cálculo Excel, PowerPoint, resolução animada de exercícios, simulações, testes interativos e vídeos – devem ser utilizados, sempre que possível, de forma a promover o papel ativo do aluno. Os recursos multimédia devem ser acompanhados de um guião de exploração didática (escrito ou oral) que inclua ações diversificadas a realizar pelos autores.

Assim, devem ser utilizadas estratégias de exploração desses recursos que envolvam um constante questionamento dos alunos sobre as suas observações, solicitando a interpretação de imagens, esquemas, fórmulas, tabelas, gráficos, entre outros. Podem igualmente ser usados no final

(17)

16 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

desempenho dos alunos traduza os conhecimentos a adquirir e as capacidades que se querem ver desenvolvidas, de acordo com o estabelecido nas Metas Curriculares.

As atividades práticas (resolução de exercícios e de problemas, trabalho laboratorial e outras) devem ser feitas pelos alunos, individualmente ou em pequeno grupo. Este trabalho prático será orientado pelo professor, que dará os esclarecimentos individuais adequados, para que cada aluno adquira os desempenhos pretendidos.

Na resolução de exercícios devem ser destacados os procedimentos comuns a adotar (organização dos dados, esquema do que é solicitado e expressões algébricas das grandezas envolvidas), assim como os aspetos fundamentais das grandezas físicas mobilizadas em cada exercício ou problema.

Pelo que já foi referido, é evidente que esta calendarização não pode ser seguida rigidamente. De igual forma se reforça que apenas se apresentam sugestões para o desenvolvimento das aulas. A calendarização e as sugestões para as aulas servirão como um bom orientador do trabalho a desenvolver com o manual e com o projeto que o compõe. Todavia, à realidade de cada escola/professor/turma caberá a necessária adaptação da calendarização e dos materiais disponibilizados.

Sugestões de boas práticas na atividade docente x Incentivar o estudo.

x Resumir o que os alunos deveriam ter aprendido. x Fazer perguntas para suscitar justificações e explicações. x Fazer perguntas para verificar se os alunos aprenderam. x Encorajar todos os alunos a melhorar o seu desempenho. x Elogiar os alunos pelo seu bom desempenho.

x Propor tarefas que constituam um desafio. x Encorajar o debate.

x Relacionar novos conteúdos com conhecimentos anteriores.

x Solicitar aos alunos que escolham os seus próprios processos de resolução. x Tornar a física um assunto relevante para os alunos.

x Gerir a aula de modo a evitar a indisciplina.

x Ensinar física utilizando uma abordagem exploratória e investigativa (inquiry). x Resolver problemas e exercícios.

x Utilizar computadores, tablets, calculadoras ou smartphones durante as aulas (para processar dados, traçar gráficos e utilizar modelações e simulações).

Abreviaturas e siglas usadas AD Aula Digital

AL Atividade Laboratorial Anm Animação

AnmL Animação laboratorial CAP – Caderno de Apoio ao Professor fig. figura M Manual p. página; pp. páginas PWP PowerPoint TI Teste Interativo TL Trabalho de Laboratório TPC Trabalho Para Casa

(18)

Recursos de 20 Aula Digital

Documentos PowerPoint (PWP) Página (M)

Energia e movimentos

1.1.1 Energia e tipos fundamentais de energia. Energia interna 10

1.1.2 Sistema mecânico redutível a uma partícula 14

1.1.3 Transferências de energia por ação de forças. Trabalho de uma força constante 16

1.1.4 Trabalho do peso 21

1.1.5 Teorema da Energia Cinética (ou Lei do Trabalho-Energia) 25

1.1.6 Forças conservativas e não conservativas 27

1.1.7 Trabalho do peso, variação da energia potencial gravítica e energia potencial

gravítica 29

1.1.8 Energia mecânica, forças conservativas e conservação da energia mecânica 33

1.1.9 Forças não conservativas, variação da energia mecânica e dissipação de energia 34

1.1.10 Potência, energia dissipada e rendimento 37

Medições e incertezas associadas 40

Energia e fenómenos elétricos

1.2.1 Energia e correntes elétricas 70

1.2.2 Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica. Corrente

contínua e corrente alternada 71

1.2.3 Grandezas elétricas: resistência elétrica de um condutor 76

1.2.4 Energia transferida para um componente de um circuito elétrico. Efeito Joule 81

1.2.5 Características de um gerador de tensão contínua. Balanço energético num

circuito

84

1.2.6 Associações de componentes elétricos em série e em paralelo 87

Energia, fenómenos térmicos e radiação

1.3.1 Sistema termodinâmico. Sistema isolado 108

1.3.2 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura 109

1.3.3 Transferências de energia por calor 113

1.3.4 Radiação e irradiância. Painéis fotovoltaicos 115

1.3.5 Condução térmica 122

1.3.6 Convecção térmica 124

1.3.7 Transferências de energia como calor num coletor solar 125

1.3.8 Aquecimento e arrefecimento de sistemas: capacidade térmica mássica 126

1.3.9 Aquecimento e mudanças de estado: variação das entalpias de fusão e de

vaporização 129

1.3.10 Primeira Lei da Termodinâmica: transferências de energia e conservação da

energia 131

(19)

18 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Animações (Anm) Página (M)

Cálculo da energia cinética 11

Tipos fundamentais de energia 12

Centro de massa 15

Cálculo do trabalho de uma força 19

Cálculo do trabalho do peso 22

Cálculo do trabalho da resultante das forças através do Teorema da Energia Cinética 25

Forças conservativas e não conservativas 28

Cálculo da energia mecânica de um sistema 33

Potência e rendimento 37

Cálculo da potência e do rendimento em sistemas mecânicos 38

Cálculo da incerteza absoluta e da incerteza relativa 41

Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica 72

Efeito Joule 81

Cálculo da força eletromotriz e da resistência interna a partir da curva característica 85

Cálculo das grandezas elétricas de um gerador e de um condutor 90

Temperatura e equilíbrio térmico 109

Transferências de energia por calor 113

Emissão e absorção de radiação 116

Cálculo da irradiância 118

Condução e convecção 122

Cálculo da capacidade térmica mássica 127

Cálculo da variação de energia interna de um sistema 132

Cálculo do balanço energético de um sistema 134

Simulações Página (M)

Trabalho de uma força 18

Trabalho do peso 21

Conservação da energia mecânica 33

Resistência elétrica de um condutor 78

Associações de componentes elétricos em série e em paralelo 87

Capacidade térmica mássica 127

Variação de energia interna de um sistema 132

Atividades Página (M)

Trabalho do peso 24

Conservação e variação da energia mecânica 36

Medições e incertezas associadas 46

Balanço energético num circuito 86

Associação de resistências em série e em paralelo 88

Irradiância de um corpo 119

Variação das entalpias de fusão e de vaporização 130

(20)

Animação laboratorial Página (M) AL 1.1 Movimento num plano inclinado: variação da energia cinética e distância

percorrida 49

AL 1.2 Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola: transformações e

transferências de energia 53

AL 2.1 Características de uma pilha 96

AL 3.1 Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico 137

AL 3.2 Capacidade térmica mássica 139

AL 3.3 Balanço energético num sistema termodinâmico 142

Folha de cálculo Página (M)

AL 1.1 Movimento num plano inclinado: variação da energia cinética e distância

percorrida 50

AL 1.2 Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola: transformações e

transferências de energia 54

AL 2.1 Características de uma pilha 96

AL 3.1 Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico 137

AL 3.2 Capacidade térmica mássica 139

AL 3.3 Balanço energético num sistema termodinâmico 142

Testes interativos Página (M)

1.1.1 Energia e tipos fundamentais de energia. Energia interna 13

1.1.2 Sistema mecânico redutível a uma partícula 15

1.1.3 Transferências de energia por ação de forças. Trabalho de uma força constante 20

1.1.4 Trabalho do peso 24

1.1.5 Teorema da Energia Cinética (ou Lei do Trabalho-Energia) 26

1.1.6 Forças conservativas e não conservativas 28

1.1.7 Trabalho do peso, variação da energia potencial gravítica e energia potencial

gravítica 30

1.1.8 Energia mecânica, forças conservativas e conservação da energia mecânica 33

1.1.9 Forças não conservativas, variação da energia mecânica e dissipação de energia 36

1.1.10 Potência, energia dissipada e rendimento 38

1.1 Energia e movimentos 55

1.2.1 Energia e correntes elétricas 70

1.2.2 Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica. Corrente

contínua e corrente alternada 75

1.2.3 Grandezas elétricas: resistência elétrica de um condutor 79

1.2.4 Energia transferida para um componente de um circuito elétrico. Efeito Joule 83

1.2.5 Características de um gerador de tensão contínua. Balanço energético num

circuito 86

1.2.6 Associações de componentes elétricos em série e em paralelo 91

1.2 Eletricidade 98

1.3.1 Sistema termodinâmico. Sistema isolado 108

1.3.2 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura 112

(21)

20 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Testes interativos Página (M)

1.3.5 Condução térmica 123

1.3.6 Convecção térmica 124

1.3.7 Transferências de energia como calor num coletor solar 125

1.3.8 Aquecimento e arrefecimento de sistemas: capacidade térmica mássica 128

1.3.9 Aquecimento e mudanças de estado: variação das entalpias de fusão e de

vaporização 130

1.3.10 Primeira Lei da Termodinâmica: transferências de energia e conservação da

energia 132

1.3.11 Segunda Lei da Termodinâmica: degradação da energia e rendimento 134

1.3 Fenómenos térmicos 143 Vídeos Página (M) Escolha de lâmpadas 83 LED's 83 Temperatura 110 Termografia 118 Células fotovoltaicas 118 Painéis fotovoltaicos 119 Isolamento térmico 123 Coletor solar 125

(22)

Planificação a médio prazo

Energia e sua conservação

Conteúdos Semanas Fichas

Formativas e testes

1.1. Energia e movimentos (18 aulas) 1 2 3 4 5 6

Ficha de Diagnóstico X Diagnóstico

1.1.1 Energia e tipos fundamentais de energia. Energia interna X

1.1.2 Sistema mecânico redutível a uma partícula X

1.1.3 Transferências de energia por ação de forças. Trabalho de

uma força constante X X

1.1.4 Trabalho do peso X

1.1.5 Teorema da Energia Cinética (ou Lei do Trabalho-Energia) X

Ficha 1 – Energia e movimentos X Ficha 1

1.1.6 Forças conservativas e não conservativas X

1.1.7 Trabalho do peso, variação da energia potencial gravítica e

energia potencial gravítica X

1.1.8 Energia mecânica, forças conservativas e conservação da

energia mecânica X

1.1.9 Forças não conservativas, variação da energia mecânica e

dissipação de energia X X

1.1.10 Potência, energia dissipada e rendimento X

AL 1.1. Movimento num plano inclinado: variação da energia

cinética e distância percorrida X

AL 1.2. Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola:

transformações e transferências de energia X

Ficha 2 – Energia e movimentos X Ficha 2

Teste 1 – Energia e movimentos X

Conteúdos Semanas Fichas

Formativas e testes

1.2. Energia e fenómenos elétricos (12 aulas) 7 8 9 10

1.2.1 Energia e correntes elétricas X

1.2.2 Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e

corrente elétrica. Corrente contínua e corrente alternada X 1.2.3 Grandezas elétricas: resistência elétrica de um condutor X

1.2.4 Energia transferida para um componente de um circuito

elétrico. Efeito Joule X X

Ficha 3 – Energia e Fenómenos Elétricos X Ficha 3

1.2.5 Características de um gerador de tensão contínua. Balanço

energético num circuito X

1.2.6 Associações de componentes elétricos em série e em paralelo X X

AL 2.1. Características de uma pilha X

(23)

22 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Conteúdos Semanas Fichas

Formativas e testes

1.3. Energia fenómenos térmicos e radiação (18 aulas) 11 12 13 14 15 16

1.3.1 Sistema termodinâmico. Sistema isolado X

1.3.2 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura X

1.3.3 Transferências de energia por calor X

1.3.4 Radiação e irradiância. Painéis fotovoltaicos X

1.3.5 Condução térmica X

1.3.6 Convecção térmica X

1.3.7 Transferências de energia como calor num coletor solar X

Ficha 5 – Energia e Fenómenos Térmicos X Ficha 5

1.3.8 Aquecimento e arrefecimento de sistemas: capacidade

térmica mássica X X

1.3.9 Aquecimento e mudanças de estado: variação das entalpias

de fusão e de vaporização X

1.3.10 Primeira Lei da Termodinâmica: transferências de energia e

conservação da energia X X

1.3.11 Segunda Lei da Termodinâmica: degradação da energia e

rendimento X X

Ficha 6 – Energia e Fenómenos Térmicos X Ficha 6

AL 3.1. Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico X

AL 3.2. Capacidade térmica mássica X

AL 3.3.Balanço energético num sistema termodinâmico X

Ficha 7 – Energia e Sua Conservação (ficha global) X Ficha 7

(24)

Planos de aulas semana

N.

o

1

Data :

Sumário: Apresentação da componente de Física. Transferência de energia: fonte de energia e recetor de energia. Ficha de

Diagnóstico 1.

Conteúdos: Energia e o seu papel no desenvolvimento social humano. Metas Curriculares: 1.1 e 1.2

Atividades/Estratégias:Apresentação do Programa de Física usando o Manual, apresentação

da estrutura e organização do Manual.

Informação sobre as fichas e os testes: data de realização; número, tipologia e organização das questões; material; duração e critérios gerais de classificação dos testes.

Indicações sobre a organização do estudo ao longo do ano.

Breve discussão do papel da energia na sociedade moderna (alguns aspetos da história recente da produção e consumo de energia) com base na interpretação do texto e figuras da p. 8 do M. Identificar a fonte e o recetor de energia (analisar a fig. 1 da p. 10 do M). Ficha de Diagnóstico 1 (60 min).

Recursos: M: pp. 8 e 10

CAP: Ficha de Diagnóstico 1

Observações: Pode destacar-se a importância da energia na

Revolução Industrial e o papel da eletricidade no mundo atual. Com o TPC pretende-se uma revisão dos conhecimentos incluídos nas metas 3.1, 3.2 e 3.4 do subdomínio Forças, movimentos e

energia do 9.o ano: tipos fundamentais de energia e fatores de

que dependem.

Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes. Ficha de Diagnóstico 1.

Sugestões aos alunos: TPC – a) Quantos e quais são os tipos

fundamentais de energia e de que fatores depende a energia cinética? b) Questão 1, p. 55 do M.

Data :

Sumário: Correção do TPC. Energia cinética de um corpo. Energia potencial e interações entre corpos. Energia interna de um sistema.

Sistema mecânico. Aplicação dos conceitos na resolução de questões.

Conteúdos: Energia cinética e energia potencial; energia interna. Sistema mecânico.

Conservação de energia.

Metas Curriculares: 1.1, 1.2, 1.3,

1.4 e 1.5

Atividades/Estratégias:Correção da Ficha de Diagnóstico 1. Apresentação do TPC pelos

alunos e síntese das principais conclusões (esquematização das conclusões, ou PWP 1.1.1, ou Anm Tipos fundamentais de energia). Destacar as unidades SI.

Apresentação de alguns tipos de energia potencial (analisar a fig. 3 da p. 12 do M).

Resolução de dois exercícios de cálculo da energia cinética: determinação da energia cinética e do módulo da velocidade (interpretar a Questão Resolvida 1 da p. 11 do M e Anm 1.1.1). Desafio aos alunos: conversão de valores de velocidade km/h para m/s e vice-versa. Atividade prática: questões 1, 3 e 4 da p. 55 e TI 1.1.1. A partir da questão Pode um carro

considerar-se um sistema mecânico? identificar o que é um sistema mecânico (contextualizar

com as figs. 5 e 6 da p. 14 do M).

Recursos: M: pp. 11- 14, 55

CAP: Proposta de resolução da Ficha de Diagnóstico 1

AD: ƒ PWP 1.1.1

ƒ Anm Tipos fundamentais de energia ƒ Anm 1.1.1 Cálculo da energia

cinética

ƒ Anm Centro de massa x TI 1.1.1

Observações: Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes.

Sugestões aos alunos: TPC – Questões 2 e 5 da p. 55 do M.

90 min 100 min 90 min 100 min

Aulas

n.

o

1/2

Aulas

n.

o

3/4

(25)

24 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Data :

Sumário: Correção do TPC.Modelo do centro de massa. A grandeza trabalho e o seu significado físico. Determinação do trabalho

realizado por forças constantes em movimentos retilíneos. Aplicação dos conceitos na resolução de questões.

Conteúdos: Sistema redutível a uma partícula (centro de massa). O trabalho como medida da

energia transferida por ação de forças; trabalho realizado por forças constantes.

Metas Curriculares: 1.6 e 1.7

Atividades/Estratégias:Apresentação do TPC (questões 2 e 5 da p. 55 do M) esclarecimento

das dúvidas.

Explicar o modelo do centro de massa, interpretando a fig. 7 da p. 15 do M, e identificar algumas das suas limitações (contextualizar com a Anm Centro de massa e com a Questão Resolvida 2 da p. 15 do M).

Atividade prática: questão 6 da p. 55 do M e TI 1.1.2.

Revisão do conceito de trabalho como processo detransferência de energia entre sistemas através da atuação de forças (fig. 8 da p. 16 do M).

Representação das forças exercidas sobre um corpo assente numa superfície horizontal (fig. 10 da p. 17 do M).

A partir da questão Uma força aplicada sobre um corpo realiza sempre trabalho? concluir em que situações o trabalho de uma força é nulo (interpretar a Questão Resolvida 3 da p. 17 do M). Identificação dos fatores de que depende o trabalho de uma força (interpretação das figs. 13 e 14 da p. 16 do M, e da fig. 16 da p. 17).

Identificação do trabalho de uma força com o trabalho da sua componente na direção do deslocamento.

Apresentação e interpretação da expressão algébrica do trabalho de uma força constante, salientando as unidades SI.

Relacionar o facto de o trabalho ser potente, resistente ou nulo com o ângulo entre a força e o deslocamento.

Atividade prática: interpretação da Questão Resolvida 4 da p. 20 do M e Anm 1.1.3.

Recursos: M: pp. 15-20, 55 AD:

ƒ Anm Centro de massa ƒ TI 1.1.2

ƒ PWP 1.1.3

ƒ Simulação Trabalho de uma força ƒ Anm Cálculo do trabalho de uma

força

Observações: Revisão dos conceitos da meta 3.6 do subdomínio

Forças, movimentos e energia do 9.o ano (transferir energia

através de trabalho).

Explorar os recursos, e as atividades de aplicação incluídas na Aula Digital, que seguem os exemplos do M.

Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes.

Sugestões aos alunos: TPC – Questões 9, 10, 11 e 13 da p. 56 do M.

Registo de Notas

135 min 150 min

Aulas

(26)

Planos de aulas semana

N.

o

2

Data :

Sumário: Correção do TPC. Transferências de energia por ação de forças. Trabalho de uma força constante. Trabalho do peso. Aplicação

dos conceitos na resolução de questões.

Conteúdos: Trabalho de forças constantes. Metas Curriculares: 1.6 e 1.7

Atividades/Estratégias:Apresentação do TPC (questões 9, 10, 11 e 13 da p. 56 do M) e

esclarecimento de dúvidas.

Atividade prática: questões 7 e 8 da p. 55 e 12 e 14 da p. 56 do M; TI 1.1.3.

Determinação do trabalho do peso em trajetórias retilíneas horizontais e verticais (interpretação da figura 10 da p. 21 do M).

Representação das forças que atuam sobre um corpo num plano inclinado.

Decomposição do peso e identificação do trabalho do peso com o trabalho da componente do peso na direção do deslocamento (pode recorrer-se ao PWP 1.1.4 ou à simulação 1.1.4).

Recursos:

M: pp. 21-23, 55-56 AD:

ƒ TI 1.1.3 Transferências de energia

por ação de forças. Trabalho de uma força constante

ƒ PWP 1.1.4 Trabalho do peso ƒ Simulação 1.1.4 Trabalho do peso

Observações: A simulação 1.1.4 está estruturada em três

partes: breve animação sobre o cálculo do trabalho do peso no plano inclinado; simulação (o ângulo do plano e a massa do corpo podem ser alterados, marcam-se as forças, mostra-se as

componentes do peso e num gráfico de barras os valores dos trabalhos do peso, da força de atrito e da força resultante); questões para resolver.

Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes.

Sugestões aos alunos: TPC – Questões 15 e 16 da p. 57 do M.

Data :

Sumário: Correção do TPC. Transferências de energia por ação de forças. Trabalho de uma força constante. Trabalho do peso. Aplicação

dos conceitos na resolução de questões.

Conteúdos: Trabalho de forças constantes. Metas de aprendizagem: 1.7

Atividades/Estratégias:Apresentação do TPC (questões 15 e 16 da p. 57 do M) e

esclarecimento de dúvidas.

Resolução animada de exercícios 1.1.4.

Interpretação da inclinação de uma estrada expressa em percentagem. Análise da Questão resolvida 5 da p. 24 do M.

Atividade prático-laboratorial: Medição do trabalho do peso (p. 24 do M). Atividade prática: questões 18 da p. 57 e 19 da p. 58.

Recursos: M: pp. 24, 57-58 AD:

ƒ Resolução animada de exercícios 1.1.4 Cálculo do trabalho do peso ƒ Atividade Trabalho do peso

Observações: Sugere-se que a atividade Medição do trabalho do

peso seja feita em grupos de dois.

Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes.

Sugestões aos alunos: TPC – Questão 17 da p. 57 do M.

90 min 100 min 90 min 100 min

Aulas

n.

o

10/11

Aulas

n.

o

8/9

(27)

26 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Data :

Sumário: Correção do TPC.Teorema da Energia Cinética (ou Lei do Trabalho-Energia). Aplicação dos conceitos na resolução de

questões.

Conteúdos: Trabalho de forças constantes. Variação de energia cinética. Lei do trabalho

energia.

Metas de aprendizagem: 1.8

Atividades/Estratégias:Apresentação do TPC (questão 17 da p. 57 do M) e esclarecimento de

dúvidas.

Apresentação do teorema da energia cinética (interpretação das figs. 27 e 28 da p. 25 do M e da expressão algébrica que traduz este teorema).

Identificação do trabalho total com o trabalho da resultante das forças para um corpo apenas com movimento de translação.

Interpretação da Questão Resolvida 6 (p. 26 do M).

Atividade prática: Anm 1.1.5 e questões 20, 21, 22, 25, 26 da p. 58 e 29, 31 e 32 da p. 59.

Recursos:

M: pp. 25-26, 57-59 AD:

ƒ PowerPoint 1.1.5 Teorema da

Energia Cinética (ou Lei do Trabalho-Energia)

ƒ Resolução animada de exercícios 1.1.5 Cálculo do trabalho da

resultante das forças através do Teorema da Energia Cinética.

ƒ TI 1.1.5 Teorema da Energia Cinética

(ou Lei do Trabalho-Energia)

Simulação Stopping Distance – Distância de travagem

(http://goo.gl/W1qOV1) do Physics

Classroom

Observações: Na apresentação do teorema da energia cinética

pode recorrer-se ao PWP 1.1.5.

Se o ritmo de progressão da turma assim o permitir poderá ainda resolver-se o Teste interativo 1.1.5.

Avaliação:Registo de intervenção e participação. Comportamento

e atitudes.

Sugestões aos alunos: TPC – Questões 23 e 27 da p. 58 e 30 da

p. 59 do M.

Registo de Notas

135 min 150 min

Aulas

n.

o

12/13/14

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References

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